第九讲3G蜂窝移动 通信系统概述
第九讲 3G蜂窝移动 通信系统概述
第三代移动通信 第三代移动通信系统最早由国际电信联盟(ITU)在1985年提 出，当时称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS),后改 为IMT-2000,意思是计划在2000年左右开始商用并工作在 2000MHz频段上的国际移动通信系统(IMT-2000)。 1997年4月，ITU向各成员国征集MT-2000的无线接口候选传 输技术。这引发了长达近四年的3G技术标准之争和技术融合 的进程。最终在2001年确定了cdma2000、WCDMA、TD- SCDMA这三种主流3G技术标准。 全球微波互联接入(WMax)是一项新兴的宽带无线接入技 术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达 50km。2007年，ITU正式通过决议，WiMAX成为3G标准新成 员。 Mobile Communication Theory
第三代移动通信 第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）在1985年提 出，当时称为未来公众陆地移动通信系统 未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS），后改 为IMT-2000，意思是计划在2000年左右开始商用并工作在 2000MHz频段上的国际移动通信系统（IMT-2000）。 1997年4月，ITU向各成员国征集IMT-2000的无线接口候选传 输技术。这引发了长达近四年的3G技术标准之争和技术融合 的进程。最终在2001年确定了cdma2000、WCDMA、TDSCDMA这三种主流3G技术标准。 全球微波互联接入（WiMax）是一项新兴的宽带无线接入技 术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达 50km。2007年，ITU正式通过决议，WiMAX成为3G标准新成 员。 Mobile Communication Theory 2
IMT-2000的目标 必1.全球漫游 以低成本的多模手机实现全球漫游。全球具有公用频段，用户不再 限制于某一地区或者网络，能在整个系统和全球漫游。 。2.适用多种环境 采用多层小区结构，即宏蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝；将地面移动通 信系统与卫星移动通信系统结合在一起，不同网络互通，提供无缝 漫游和业务一致性。 3.提供多媒体业务 提供高质量的多媒体业务，包括高质量的语音、可变速率的数据、 高分辨率的图像等多种业务，实现多种信息的一体化。 4.足够的系统容量，强大的多用户管理能力，高保密性和服务质量 用户可用唯一个人电话号码(PTN)在任何终端上获取所需的电信 业务，这就超越了传统的终端移动性，真正实现了个人移动性。 Mobile Communication Theory
IMT-2000的目标 1. 全球漫游 以低成本的多模手机实现全球漫游。全球具有公用频段，用户不再 限制于某一地区或者网络，能在整个系统和全球漫游。 2. 适用多种环境 采用多层小区结构，即宏蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝；将地面移动通 信系统与卫星移动通信系统结合在一起，不同网络互通，提供无缝 漫游和业务 致性 漫游和业务一致性。 3. 提供多媒体业务 提供高质量的多媒体业务， 包括高质量的语音、可变速率的数据、 高分辨率的图像等多种业务，实现多种信息的一体化。 4. 足够的系统容量，强大的多用户管理能力，高保密性和服务质量 用户可用唯一个人电话号码（PTN）在任何终端上获取所需的电信 业务，这就超越了传统的终端移动性，真正实现了个人移动性。 Mobile Communication Theory 3
IMT-2000的要求 针对上述目标，IMT-2000对无线传输技术提出以下要求： 1.高速传输以支持多媒体业务：室内环境至少2Mbit/s,室外步 行环境至少384 kbit/s,车辆行驶环境至少144 kbit/s,卫星移动 环境至少9.6 kbit/s; 2.传输速率能根据业务按需分配。 冬3.上下链路能适应不对称业务的需求。 冬4.简单的小区结构和易于管理的信道结构。 5.灵活的频率和无线资源的管理、系统配置和服务设施。 Mobile Communication Theory
IMT-2000的要求 针对上述目标，IMT-2000对无线传输技术提出以下要求： 1. 高速传输以支持多媒体业务：室内环境至少2Mbit/s，室外步 行环境至少384kbit/s，车辆行驶环境至少 车辆行驶环境至少144kbit/s，卫星移动 环境至少9.6kbit/s； 2. 传输速率能根据业务按需分配。 3. 上下链路能适应不对称业务的需求。 4. 简单的小区结构和易于管理的信道结构。 5. 灵活的频率和无线资源的管理、系统配置和服务设施。 Mobile Communication Theory 4
2G与3G移动通信系统的速率对比 可支持 的比特 速率 2Mb/s 384Kb/s WCDMA,CDMA2000,TD-SCDMA 144Kb/s CDMA20001x,EDGE 14.4Kb/s 改进第二代系统(GPRS,IS95B) 第二代系统(GSM,1S95) Mobile Communication Theory 5
2G与3G移动通信系统的速率对比 Mobile Communication Theory 5
3G移动通信的业务及其特征 视频会议 音乐图像 可视电话 Web浏览 电子商务 E-mail 语音 比特速率 10kb/s 100kb/s 1Mb/s 2Mb/s Mobile Communication Theory
3G移动通信的业务及其特征 Mobile Communication Theory 6
3G移动通信新技术 1.高效信道编译码技术 在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和Tubo码两种纠 错编码。 在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使用Turbo码 以利于其优异的纠错性能；考虑到Tubo码译码的复杂度、时 延的原因，在语音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据 链路中使用卷积码，在其他逻辑信道中也使用卷积码。 Mobile Communication Theory
3G移动通信新技术 1．高效信道编译码技术 在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和Turbo码两种纠 错编码。 在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使用Turbo码 以利于其优异的纠错性能；考虑到Turbo码译码的复杂度、时 延的原因，在语音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据 链路中使用卷积码，在其他逻辑信道中也使用卷积码。 Mobile Communication Theory 7
3G移动通信新技术 2.软件无线电技术 软件无线电技术的基本思想是高速模/数(AD)和数/模(D/A )转换器尽可能靠天线处理，所有基带信号处理都用软件方式替代 硬件实施。 软件无线电系统的关键部分为宽带多频段天线、高速A/D和D/A 转换器以及高速信号处理部分。 软件无线电技术最大的优点是基于同样的硬件环境，针对不同 的功能采用不同的软件来实施，其系统升级、多种模式的运行可以 自适应地完成。软件无线电能实现多模式通信系统的无缝连接。 第三代移动通信系统具有多模、多频段、多用户的特点，面对 多种移动通信标准，利用软件无线电技术对于在未来移动通信网上 实现多模、多频率、不间断业务能力方面将发挥重要作用。 Mobile Communication Theory
3G移动通信新技术 2．软件无线电技术 软件无线电技术 软件无线电技术的基本思想是高速模 的基本思想是高速模/数（A/D）和数/模（D/A ）转换器尽可能靠天线处理，所有基带信号处理都用软件方式替代 硬件实施。 软件无线电系统的关键部分为宽带多频段天线、高速A/D和D/A 转换器以及高速信号处理部分。 软件无线电技术最大的优点是基于同样的硬件环境，针对不同 的功能采用不同的软件来实施，其系统升级、多种模式的运行可以 自适应地完成。软件无线电能实现多模式通信系统的无缝连接。 第三代移动通信系统具有 第三代移动通信系统具有多模、多频段、多用户的特点，面对 多种移动通信标准，利用软件无线电技术对于在未来移动通信网上 实现多模、多频率、不间断业务能力方面将发挥重要作用。 8 实现多模、多频率、不间断业务能力方面将发挥重要作用。 Mobile Communication Theory
3G移动通信新技术 3.智能天线技术 无线覆盖范围、系统容量、业务质量、阻塞和掉话等问题一直 困扰着蜂窝移动通信系统。采用智能天线阵技术可以提高第三代 移动通信系统的容量及服务质量。 智能天线阵技术是基于自适应天线阵列原理，利用天线阵列的 波束合成和指向，产生多个独立的波束，自适应地调整其方向图 以跟踪信号变化；对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，提 高接收信号的载干比(C1),以增加系统的容量和频谱效率。其 特点在于以较低的代价换得无线覆盖范围、系统容量、业务质量 、抗阻塞和掉话等性能的显著提高。 智能天线阵由N个天线单元、AD转换器、波束形成器、波束方 向估计及跟踪器等几部分组成。 Mobile Communication Theory
3G移动通信新技术 3．智能天线技术 无线覆盖范围、系统容量、业务质量、阻塞和掉话等问题 直 阻塞和掉话等问题一直 困扰着蜂窝移动通信系统。采用智能天线阵技术可以提高第三代 移动通信系统的容量及服务质量。 智能天线阵技术是基于自适应天线阵列原理，利用天线阵列的 波束合成和指向，产生多个独立的波束，自适应地调整其方向图 以跟踪信号变化；对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，提 高接收信号的载干比 高接收信号的载干比（C/I），以增加系统的容量和频谱效率 以增加系统的容量和频谱效率。其 特点在于以较低的代价换得无线覆盖范围、系统容量、业务质量 、抗阻塞和掉话等性能的显著提高。 智能天线阵由N个天线单元、A/D转换器、波束形成器、波束方 向估计及跟踪器等几部分组成。 9 估计及跟 部分 成 Mobile Communication Theory
3G移动通信新技术 4.多用户检测和干扰消除技术 对于CDMA系统，从理论上讲，如果能消去用户受到的多址 干扰，就可以提高系统容量。 多用户检测的基本思想就是把所有用户的信号都当作有用信 号而不是干扰信号来处理。这样就可以充分利用各个用户信号 的特征码、幅度、定时和延迟等信息，从而大幅度地降低多址 干扰。 经过近20年的发展，CDMA系统多址干扰抑制或多用户检测 技术，已慢慢走向成熟及实用。考虑到复杂度及成本等的原因 ,目前的多用户检测实用化研究，主要围绕基站进行。 Mobile Communication Theory 10
3G移动通信新技术 4．多用户检测和干扰消除技术 对于CDMA系统 从理论上讲 如果能消去用户受到的多址 系统，从理论上讲，如果能消去用户受到的多址 干扰，就可以提高系统容量。 多 户检测的基本 想 多用户检测的基本思想就 把 有 户的信 都当作有 信 就是把所有用户的信号都当作有用信 号而不是干扰信号来处理。这样就可以充分利用各个用户信号 的特征码 幅度 定时和延迟等信息 从而大幅度地降低多址 的特征码、幅度、定时和延迟等信息，从而大幅度地降低多址 干扰。 经过近20年的发展，C A DM 系统多址干扰抑制或多用户检测 系统多址干扰抑制或多用户检测 技术，已慢慢走向成熟及实用。考虑到复杂度及成本等的原因 ，目前的多用户检测实用化研究 主要围绕 目前的多用户检测实用化研究，主要围绕基站进行。 Mobile Communication Theory 10